温水暖房システムでの圧力損失の求め方

温水暖房システムの設計でうまく循環するかな?と質問されることがあります。今回は温水暖房システムの循環に重要な「圧力損失」の求め方をご紹介したいと思います。

「圧力損失」とは

圧力損失とは流体が機械装置などを通過する際の単位時間、単位流量あたりのエネルギー損失です。簡単にいうと不凍液が配管を通るときの抵抗のことです。この抵抗の値を知ることで、抵抗に打ち勝つ能力をもった循環ポンプを選定することができます。

圧力損失の算出方法

1回路当たりの圧力損失=①放熱端末の圧力損失+②枝管の圧力損失+③主管の圧力損失+④ヘッダー・継手類の圧力損失+⑤高低差です。この計算をすべての回路で行い、一番圧力損失が大きい回路の数値がシステム全体の圧力損失です。

①まず放熱端末の仕様書を調べる

設置予定の放熱端末(温水マットやパネルヒータなど)の仕様書に記載されている圧力損失流量を調べます。ここで調べた流量は②で説明する枝管の圧力損失を調べるときに使います。

②枝管の圧力損失を配管の仕様書などから調べる

使用する枝管の仕様書や性能表に流量と圧力損失の関係を示すグラフがあります。1回路ごとに必要な流量に対する圧力損失を拾い出して下さい。ここでいう必要な流量とは①で調べた放熱端末に仕様書に記載されている流量です。

例)流量と圧力損失のグラフ 三菱ケミカルインフラテック株式会社
冷熱管材総合カタログより

③主管の圧力損失を調べる

主管の圧力損失を求めるにはこの主管を通過する流量が分からないといけません。ここでも①で調べた放熱端末の流量を使います。各放熱端末の流量をすべて足したものが主管の流量です。②と同様に流量を対する圧力損失をグラフから求めます。

④ヘッダー・継手類の圧力損失

ヘッダーや継手についても仕様書などに記載のある数値を求めます。

⑤高低差

1m当たり10kPaを加算します。

実際に計算してみましょう!

【条件】

放熱端末 圧力損失 流量
放熱端末1 20kPa 2.3L
放熱端末2 35kPa 0.8L
放熱端末3 19kPa 2.3L

 

枝管 10A 配管長 7A 配管長 高低差
回路1 12m 1m 0m
回路2 5m 1m 0m
回路3 8m 1m +3m

主管 20A 8m 高低差0m

計算

1回路当たりの圧力損失=①放熱端末の圧力損失+②枝管の圧力損失+③主管の圧力損失+④ヘッダー・継手類の圧力損失+⑤高低差ですから順番やっていきましょう。

まず放熱端末の圧力損失を見てそれぞれ回路ごとに記入していきましょう。

1:20

2:35

3:19

次に枝管の圧力損失をグラフを参考に記入していきましょう。放熱端末の流量をグラフ横軸に当てはめて、縦軸の圧力損失を見ます。

放熱端末1の流量は2.3Lで10A配管をみると0.5kPa/mくらいでしょうか。配管長さは12mですので0.5kPa×12m=6kPaとなります。

1:20+6

2:35+0.5

3:19+4

同じように7Aも足します。

1:20+6+5

2:35+0.5+0.3

3:19+4+5

次に主管の圧力損失を足します。放熱端末すべての流量を足した5.4Lが主管の流量です。

グラフをみると限りなく低いですね。ここでは0.1kPaとします。主管の長さは8mなので0.1×8=0.8です。

1:20+6+5+0.8

2:35+0.5+0.3+0.8

3:19+4+5+0.8

今回はヘッダー、継手については省略します。

最後に高低差を入れます。1m=10kPaです。

1:20+6+5+0.8+0

2:35+0.5+0.3+0.8+0

3:19+4+5+0.8+30

これを計算すると、、、

1:20+6+5+0.8+0=31.8kPa

2:35+0.5+0.3+0.8+0=36.6kPa

3:19+4+5+0.8+30=58.8kPa

となります。

この中で一番大きい58.8kPaがシステム全体の圧力損失となります。

まとめ

圧力損失の計算は循環ポンプ、放熱端末、ヘッダーの回路数などの決定に大きな要素となります。

ベストなパーツの選定の一助になればと思います。ご意見、ご質問はお気軽に。

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大宮彰大

大宮彰大

営業部所属:ベストパーツ株式会社
2008年入社(31歳)
温水暖房分野を担当し2013年4月完成のベストパーツ株式会社社屋の冷暖房部材選定を行う。
MAIL:omiya.shota@best-parts.jp
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